[논문 리뷰] Accumulation of nonlinear interference noise in multi-span fiber-optic systems

Ronen Dar, Meir Feder외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 10. 23.

Optical Network Technologies인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 다중 스팬 광섬유 시스템에서 비선형 간섭 잡음(NLIN)이 증폭 스팬 길이에 어떻게 의존하는지 조사한다. 스팬 길이가 증가함에 따라 NLIN이 변조 형식에 대한 민감도와 그 위상 잡음 성분의 크기가 크게 감소함을 보여주며, 이는 더 긴 스팬이 특정 비선형 손상을 억제할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We explore the dependence of nonlinear interference noise (NLIN) on the length of the amplified span in systems with lumped amplification. We show that in multi-span systems the dependence on modulation format and the magnitude of the phase-noise component of the NLIN reduce with increasing span-length.

연구 동기 및 목표

• 다중 스팬 광섬유 시스템에서 증폭 스팬 길이가 비선형 간섭 잡음(NLIN)에 미치는 영향을 분석하기.
• 스패닝 길이가 NLIN이 변조 형식에 의존하는 방식에 미치는 영향을 조사하기.
• 스패닝 길이 증가에 따라 NLIN의 위상 잡음 성분 감소를 정량화하기.
• 이러한 발견이 고용량 광통신 네트워크의 시스템 설계에 미치는 영향을 평가하기.

제안 방법

• 비선형 슈뢰딩거 방정식 근사 기반의 분석 기법을 사용하여 라umped 증폭을 갖는 다중 스팬 시스템에서 NLIN을 모델링한다.
• 다양한 스팬 길이에서 4파면 혼합 및 교차 위상 변조에서 기인하는 NLIN 기여도를 평가한다.
• 분석은 NLIN을 진폭 및 위상 성분으로 분리하며, 특히 위상 잡음 성분의 거동에 집중한다.
• 수치 시뮬레이션을 통해 다양한 스팬 길이에서 변조 형식에 따른 NLIN의 의존성을 평가한다.
• 스패닝 길이가 NLIN 특성에 미치는 영향을 분리하기 위해 이상화된 시스템 파rameter를 가정한다.
• 결과는 분석식에서 유도되며, NLIN 전력과 스펙트럼 분포의 시뮬레이션 추세를 통해 검증된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스패닝 길이가 다중 스팬 광섬유 시스템에서 NLIN의 변조 형식에 대한 민감도에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 더 긴 스팬 길이에 따라 NLIN의 위상 잡음 성분은 어느 정도 감소하는가?
• RQ3 다양한 변조 형식을 사용할 경우 스팬 길이에 따라 NLIN의 크기가 크게 변하는가?
• RQ4 더 긴 스팬은 증폭 광링크에서 특정 비선형 손상을 본질적으로 억제할 수 있는가?

주요 결과

• 스패닝 길이가 증가함에 따라 NLIN이 변조 형식에 의존하는 정도가 감소하여 신호 형식의 변동에 대한 민감도가 감소함을 나타낸다.
• 더 긴 스팬 길이에 따라 NLIN의 위상 잡음 성분이 크게 감소하여 시스템의 내구성이 향상된다.
• 더 높은 런치 전력 또는 복잡한 변조 형식을 갖는 시스템에서 위상 잡음 성분의 감소가 더 두드러진다.
• 더 긴 스팬은 NLIN 스펙트럼 분포를 더욱 평탄하게 만들어 주파수 의존 비선형 손실을 감소시킨다.
• 전반적인 NLIN 전력은 스팬 길이에 따라 상대적으로 안정되어 있으나, 그 스펙트럼 및 형식에 의존하는 성분은 더 긴 스팬에서 강하게 억제된다.
• 이러한 발견들은 더 긴 스팬을 활용하여 고용량 광전송에서 특정 비선형 손상을 완화할 수 있음을 시사한다.